Barcos híbridos e elétricos: Guia 2020
Como os carros híbridos a gasolina/elétricos como Tesla e Prius cresceram em popularidade e se tornaram opções mais práticas para os principais consumidores, os fabricantes de barcos começaram a seguir o exemplo. Os barqueiros experientes tendem a ter uma apreciação pelo ambiente aquático natural e pelo ecossistema que os rodeia. Desde seguir as marés até coexistir com a vida selvagem, estar ecologicamente consciente é profundamente treinado no estilo de vida náutico. Novos modelos de barcos tecnologicamente avançados estão agora a tornar a propulsão híbrida gás/electricidade não só viável como agradável.
Neste guia vamos dar uma vista de olhos a algumas das marcas, modelos, motores, fabricantes e sistemas de propulsão de barcos que estão a começar a aquecer o mercado solar, eléctrico/gás e energia alternativa em 2019 – trazendo a sustentabilidade para a linha da frente da indústria naval.
Como funciona um barco híbrido eléctrico?
Um sistema híbrido de propulsão marítima é qualquer combinação de um motor de combustão e um motor eléctrico. A eletricidade pode ser produzida por um ou uma combinação dos seguintes: um gerador de motor de combustão, um gerador eólico, um gerador de água rebocada ou painéis solares. Uma solução puramente eléctrica com painéis solares é invejável devido à sua pegada de carbono zero e aos baixos custos de operação e várias tomadas destes sistemas têm vindo a ganhar tracção em embarcações de energia alternativa. Os avanços tanto no armazenamento de energia como na tecnologia de painéis solares têm reduzido os custos e a pegada física, tornando os sistemas de propulsão solar mais viáveis para uso em barcos.
Quais são os benefícios associados aos barcos híbridos e eléctricos?
Existem inúmeros benefícios na propulsão de motores eléctricos, incluindo o facto de ser mais silenciosa, mais eficiente a velocidades mais baixas e menos malcheirosa. Também se espera que reduza os custos gerais de propriedade, reduzindo ou eliminando as necessidades de troca de óleo e fluido de transmissão, substituição de filtros e impulsores e problemas com o arranque. Também há menos para invernar. Além disso, ao contrário dos motores a diesel ou a gás, os motores elétricos fornecem torque total instantaneamente para que os barcos se levantem mais rápido no avião. As conversões do mercado de reposição (que atualmente compõem a maior parte do mercado) podem usar os eixos de acionamento e componentes existentes, de modo que há uma economia de custos ao se reinicializar.
Barcos híbridos e elétricos e o mercado marítimo atual
Como mencionado, agora que os sistemas de propulsão elétrica híbrida e pura proliferaram dentro da indústria automotiva, os barcos híbridos ou elétricos estão começando a ganhar vapor. Ainda assim, o mundo marinho é um nicho de mercado relativamente pequeno que tende a seguir e não a liderar outras indústrias em termos de inovação. Atualmente, apenas menos de 2% dos barcos estão integrando a propulsão elétrica ou híbrida. Esta lenta adaptação deve-se em parte às questões únicas da navegação náutica. Os barcos têm uma frequência e variedade de utilização diferente dos automóveis e o mercado tem muitos segmentos (ferries, veleiros, pequenos planadores de alta velocidade, iates de cruzeiro de grande distância, etc.) onde os barcos são utilizados de forma diferente, tornando difícil a construção de uma solução que se adapte a todas as aplicações. No entanto, algumas empresas estão tentando mudar tudo isso.
Os veleiros e veleiros auxiliares são tipicamente movidos por motores internos ou externos usando diesel ou gasolina. Um apelo crescente tem sido colocado nos motores eléctricos para estes fins – ou seja, motores puramente eléctricos alimentados por grandes bancos de baterias.
Como com qualquer nova tecnologia, há uma curva de adopção. Os primeiros a adotar são os tecnologistas, visionários e funileiros e representam apenas cerca de 15% do mercado. Na marinha, estes são marinheiros à distância que precisam de sustentabilidade e autonomia eficientes mas também são ferries e táxis aquáticos que operam em corpos de água onde os motores de combustão não são permitidos. Depois vêm os rebocadores rebocáveis, concursos e barcos de pesca, bem como barcos charter para encher o ponto doce da náutica do mercado de potência média de 25-75 pés.
Quais são os problemas com a náutica híbrida e a náutica eléctrica?
Porque a e-propulsão está na sua infância no mercado náutico, as soluções disponíveis são poucas e são caras. Até agora, a maioria dos barcos eléctricos têm sido lentos e pequenos e tinham um alcance muito restrito, mas isso está a mudar. Há também o problema da infra-estrutura, que é o mesmo para o automóvel: Qual é a gama destas novas embarcações e onde é que elas recarregam? Tal como um Tesla que provavelmente não faria uma viagem de travessia, um barco pode precisar de estações de recarga próximas do “combustível” rapidamente.
A tecnologia por detrás da navegação eléctrica e híbrida
O uso de motores eléctricos de íman permanente sem escovas e os avanços na tecnologia de baterias de iões de lítio permitiram dar saltos na corrida para a electricidade marítima. As baterias de iões de lítio têm metade do peso das baterias de chumbo-ácido e duram três vezes mais tempo, e os avanços na sua eficácia e estabilidade têm sido significativos.
Fabricante alemão de motores eléctricos, Torqeedo, juntou-se à BMW e “marinizou” as baterias da série i3 e i8 do construtor de automóveis para utilização numa variedade de barcos. Eles adicionaram uma estrutura robusta de amortecimento para minimizar o choque, um sistema de ventilação para canalizar os gases com segurança e impermeabilização de acordo com a norma IP67. As novas baterias têm um aumento de 31% na capacidade (densidade de energia) em relação ao modelo anterior de tamanho semelhante e as suas pegadas (aproximadamente 5′ x 3′ x 6″) podem ser instaladas mesmo nos espaços mais compactos do motor.
Barcos Híbridos em Série e Paralelos
Currentemente, duas abordagens estão a combatê-lo na água – híbridos em série e paralelos. O sistema híbrido em série integra um gerador de extensão de alcance. O motor aciona o gerador, que alimenta um motor elétrico conectado ao eixo de acionamento – não há conexão mecânica entre o motor e o eixo de acionamento. Um sistema paralelo tem uma conexão mecânica direta entre o motor e o eixo de acionamento, mas também aciona um motor elétrico adicional que opera como um gerador – no mesmo eixo.
A regeneração de potência de extensão de faixa pode ser realizada por uma hélice de giro livre, o que é fácil de fazer em um veleiro em movimento e pode ser realizado usando apenas um motor de cada vez em um veleiro. O fabricante britânico de motores, Hybrid Marine, está oferecendo uma terceira opção: um sistema multimodo que combina o melhor das abordagens serial e paralela com um arranjo de embreagens e engrenagens.
Fully Electric Marine Propulsion Systems
Torqeedo’s Deep Blue 100i motor é o primeiro sistema de propulsão elétrica totalmente integrado a bordo, que está disponível em duas versões – 2400 rpm para embarcações de aplainamento mais rápido e 900 rpm para embarcações de deslocamento mais pesado de até 120 pés. O foco de todo o sistema, do leme à propulsão, é a segurança e expandiu o mercado alvo em termos de tamanho, velocidade e uso típico da embarcação.
Um sistema de propulsão abrangente é uma combinação complexa de tensões e que torna as coisas complicadas na água. Por exemplo, uma instalação de motor interior pode incluir tudo o seguinte:
400 VDC para propulsão utilizando tecnologia de baterias automotivas
110/240 VAC para cargas hoteleiras em AC
24 VDC para eletricidade a bordo
12 VDC para “acordar” as baterias maiores e o gerador/extensor de alcance
comutação bidirecional entre redes de 24 e 400V
É muita tecnologia para embalar em cascos sensíveis ao espaço. Também acrescenta complexidade e custo.
Fabricantes de motores eléctricos e híbridos marítimos
Fabricantes que se concentraram neste mercado incluem Torqeedo, sediada na Alemanha, que subsidia a pesquisa de motores eléctricos. Outro concorrente é a Elco de Atenas, Nova Iorque, que, tal como a Torqueedo, oferece motores eléctricos tanto interiores como exteriores. Também não podemos esquecer os clássicos motores de corrico Minn Kota que têm mantido os pescadores livres de emissões durante décadas.
Outros jogadores no mercado de motores incluem o Finlandês OceanVolt, Centro Italiano de Diesel, American Electric Yacht, e British Hybrid Marine. A Electroprop, sediada na Califórnia, vende sistemas pré-embalados de 6 e 21 kW que os construtores de barcos podem largar em suas salas de motores existentes. O gigante sueco do motor diesel, Volvo Penta, promete uma introdução em 2021 de motores elétricos instalados em linha entre seus diesels e as cápsulas IPS, e está trabalhando com o construtor francês de catamarãs, Fountaine Pajot, em um gato à vela Lucia 40 com potência híbrida.
Há muitos jogadores que procuram o aplicativo assassino na propulsão marinha de energia alternativa. É provável que alguns sobrevivam enquanto outros são comprados ou desaparecem num mercado cada vez mais competitivo.
Concept Designs in Solar Boating de vanguarda
Os barcos totalmente eléctricos estão a fazer grandes progressos mas ainda são uma pequena parte do mercado náutico. No entanto, os designs de conceitos altamente promovidos estão a ajudar a sensibilizar para soluções de energia alternativa e um desses defensores é o Touranor SolarPlanet, um catamarã de 102 pés com cascos perfurantes de ondas. O SolarPlanet suíço futurista custou 15 milhões de euros quando foi lançado em 2010 e circum-navegou o globo em 585 dias, estritamente em energia eléctrica gerada pelos 500 painéis solares no seu convés superior. Embora a velocidade máxima do design fosse de 14 nós, a velocidade média ao redor do globo era de 5 nós.
Depois desse feito impressionante, o barco foi doado para pesquisa. Embarcações como esta podem ser univocais, mas estão ajudando a iluminar o que pode ser alcançado na propulsão de energia alternativa e a direção que a navegação está tomando.
Exemplos de Embarcações Elétricas e Híbridas
A propulsão elétrica está alcançando diversos segmentos do mercado de navegação, desde pequenos barcos de aplainamento até grandes iates de cruzeiro, tanto a motor como a vela. Alguns construtores de barcos bem conhecidos já mergulharam os seus dedos dos pés nestas águas alternativas.
Hinckley Dasher Electric Boat
Sleek e elegante, o Hinckley Dasher é um iate de luxo totalmente eléctrico. Desenhado por Michael Peters, o Hinckely Dasher de 28 pés foi construído de raiz para a propulsão eléctrica. A construção em resina mistura epóxi e fibra de carbono com um núcleo sintético, pelo que o design pesa apenas 6.500 libras. E o peso é crítico na mobilidade elétrica.
O Dasher é propulsionado por baterias BMW i3 iônico de lítio duplo 40 kWh conduzindo motores de eixo reto de 80 hp duplo a bordo. Estas são as mesmas baterias usadas no automóvel BMW i3 e deve durar 9 anos ou 9.000 ciclos. Espere alcançar 23 nós de velocidade máxima ou cruzeiro a 8,5 nós. O alcance máximo a 20 nós será de 40 milhas. Quatro horas é tudo o que é necessário para carregar do zero à capacidade total, que é um pouco mais rápido que um Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline tem sido um líder no espaço diesel-eléctrico híbrido e solar de iates há anos. Um marco ecológico entre os construtores de iates, a Greenline combina tecnologia tradicional e inovadora nos seus sistemas de propulsão híbrida. A linha de iates Greenline Hybrid está actualmente disponível em oito modelos diferentes, incluindo o elegante barco desportivo NEO, a cabine familiar de cruzeiro 33, 39 e 40, e o 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe e o 65 OC. Todos estes modelos alcançam a eficiência de combustível líder na indústria.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS está a construir o que a empresa chama de primeiros e únicos iates de produção totalmente solar-sustentáveis, oceanográficos do mundo. Estes barcos inovadores são concebidos para serem alimentados completamente apenas com energia solar, oferecendo uma solução alternativa revolucionária de energia limpa. A empresa afirma que a sua configuração especial de componentes garante que os painéis solares irão gerar mais energia num dia médio do que o consumo total para a propulsão em velocidade de cruzeiro. O construtor de barcos também afirma que todos os aparelhos domésticos podem ser alimentados pelos painéis solares, não necessitando de diesel ou gerador adicional para operar.
Barcos com alimentação solar da Soel Yachts
Soel Yachts, uma empresa holandesa, constrói embarcações solares e híbridas, incluindo vaivéns marítimos. O Soel Cat 12 da Nova Zelândia parece um barco pontão com uma matriz solar no hardtop que transporta até 16 passageiros. Alimentado por dois motores eléctricos de 30 kW, o modelo pode navegar a oito nós durante seis horas apenas com energia armazenada. Ao sol, o alcance de cruzeiro é alargado para 7,5 horas a oito nós. A seis nós, o alcance vai até 24 horas (e aproximadamente 150 milhas náuticas) para que o barco possa navegar à noite quando não é produzida ou armazenada energia. A velocidade máxima é de 14 nós.
Frascher Mirage 740
A Austrian Frauscher Mirage 740 Air estava anteriormente disponível com um Mercury 350-hp com transmissão por popa, mas hoje pode vir com o sistema Deep Blue da Torqeedo que combina um motor de 100 kW sem escovas de alta rotação a bordo com baterias BMW i3 série de 40 kW gémeas. As baterias de lítio de alta capacidade são empilhadas uma acima da outra no compartimento do motor à popa. O Frauscher é ideal para áreas onde a recarga (com potência em terra normal) está disponível e o seu sistema pode carregar até 75 por cento da capacidade em menos de 1,5 horas. A velocidade máxima é de 24 mph a 2200 rpm. O alcance é de aproximadamente 20 milhas. (Atualmente, o pacote de energia elétrica adiciona $120.000 ao preço base do Frauscher.)
Outros barcos solares e elétricos
Outros barcos elétricos (alguns com matrizes solares) incluem o Q Yachts Q30 tender e o táxi aquático Secret 33. A Duffy Boats tem vindo a construir uma linha de barcos de lazer eléctricos nos últimos 50 anos. Você verá muitos deles em serviço de aluguel em áreas turísticas em cruzeiros de coquetel junto com seu principal concorrente, Lear.
ElectraCraft produz uma linha de barcos pontões elétricos, e Greenline Yachts fora da Eslovênia tem uma grande seleção de modelos híbridos ou de acionamento elétrico de 30 a 65 pés. O Greenline Hybrid 33 cruzeiros até 6 nós de potência eléctrica com seis painéis de 1,3 kW no hardtop e um banco de baterias de iões de lítio, ou até 15 nós utilizando um motor diesel de 150 cv.
Eficiência de Combustível em Motores de Barcos Híbridos
Motores de combustão eficientes em termos de combustível para barcos que suportam soluções híbridas de potência
Em uma solução híbrida, ainda há necessidade de algum tipo de motor de combustão (para propulsão primária ou como gerador). Cada vez mais, os fabricantes de motores diesel tradicionais têm-se concentrado em melhorar a eficiência de combustível dos seus motores, tanto em aplicações interiores como exteriores e tornaram-se um parceiro ideal nas abordagens híbridas.
Volvo Penta acabou de introduzir os seus motores diesel D4 e D6 que foram reconfigurados para um tamanho mais pequeno (para poupança de peso), menores emissões (para o ambiente) e melhor economia (para eficiência de combustível). Entretanto, fabricantes fora de borda como Evinrude e Yamaha têm construído motores maiores com mais torque, mas com melhor quilometragem. Parece que o mundo inteiro está a tentar diminuir a sua pegada de carbono mesmo que não a eliminem completamente.
Soluções Híbridas para Veleiros
Veleiros grandes estão frequentemente sob energia auxiliar, especialmente quando atracam, ancoram ou saem em longas passagens sem vento. Os veleiros de cruzeiro à distância são pioneiros em soluções de energia solar para as necessidades energéticas a bordo de cargas hoteleiras, tais como refrigeração, A/C e iluminação. No entanto, a propulsão tem sido um desafio. Em 2010, o construtor de catamarãs de produção Lagoon, experimentou um projeto diesel-elétrico, mas houve desafios, principalmente devido à insuficiente capacidade de armazenamento de energia (bateria) na época. A Lagoon constrói a maior parte dos catamarãs à vela em charter que são baseados em locais exóticos onde o combustível é de primeira qualidade e uma solução híbrida seria uma mudança de jogo para a indústria de charter.
Abordador de motores, OceanVolt, alimenta todos os tipos de veleiros, incluindo veleiros JBoats, veleiros de luxo Alerion, e barcos que são frequentemente vistos em charter como o Dufour 382 e o Voyage 480 multihull. Entretanto, a série de cruzeiros fora de borda da Torqeedo inclui modelos com controlo de aceleração e um sistema de gestão de baterias baseado em GPS que reporta continuamente o alcance restante a velocidades variáveis e requer apenas duas baterias de iões de lítio de 24 volts. Estes outboards são bem adequados para veleiros mais pequenos e leves para manobras de um quarto de distância próxima e motorização de curta distância, mas os barcos a motor também beneficiaram.
Na vanguarda, o construtor de catamarãs à vela Gunboat lançou o Moonwave que está a testar uma central eléctrica híbrida com um gerador diesel de reserva. Com baterias BMW i8, Moonwave usa electricidade para propulsão, bem como as suas grandes necessidades hoteleiras, o que torna difícil permanecer completamente eléctrico durante longos períodos de tempo.
O futuro da navegação híbrida e eléctrica
A tecnologia pode ser complicada e a taxa de adopção pode ainda estar abaixo dos 2%, mas a mudança está a acontecer a um ritmo acelerado à medida que são introduzidos avanços na experiência com baterias, design de motores e materiais de construção de cascos leves. Barcos elétricos, híbridos e solares rápidos, limpos, silenciosos e econômicos logo estarão ao alcance dos barqueiros de todos os lugares.
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Escrito por: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka é uma escritora e fotógrafa que trabalha como freelancer para uma dúzia de revistas e websites náuticos. Mestre da USCG 100 Toneladas, Zuzana já cruzou, fretou e capitaneou flotilhas em muitas partes do mundo e serve como apresentadora sobre destinos e tópicos de fretamento. Ela é a presidente do comité de Prémios de Novos Produtos, julgando barcos e equipamentos inovadores nas feiras NMMA e NMEA, e actualmente serve como ex-presidente imediata da Boating Writers International. Ela contribui para Boats.com e YachtWorld.com, e também blogs regularmente no seu site de revisão de barcos, TalkoftheDock.com.
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Mais de: Zuzana Prochazka
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